龙芯ls2k1000开发板移植rt-thread笔记

ls2k1000开发板移植rt-thread笔记

• 1.前言
• 2.龙芯派基本介绍
• 3.rt-thread在龙芯派上的运行过程
• 4.rtt的启动分析
  • 4.1 启动代码引导
  • 4.2 rt-thread的启动流程
• 5.关键部分驱动的初始化
• 6.Stack Frame
• 7.总结

1.前言

龙芯2k1000开发板拥有非常丰富的外设资源，板子设计也非常的精致。

所以打算运行一下rt-thread，然后进行相关的开发操作。

本文主要针对龙芯2k1000的龙芯派的开发板进行rt-thread移植，通过这篇文章，基本上掌握rt-thread对于一个新的体系架构上的移植过程，同时也可以很好的掌握mips64体系架构上的相关知识，同时熟悉使用龙芯派2k1000。

由于裸机开发与rtos开发有着一定的联系，所以如果要想理解rt-thread更加底层的东西，一定需要理解芯片的设计以及各种体系架构的设计。

2.龙芯派基本介绍

龙芯派就是面对普通开发群体的一个开发板，龙芯派搭载 2K1000 处理器（主频 1GHz），板载 DDR3 颗粒，实现 DDR3 的运行存储功能。实现了 GPIO 的输入输出，中断功能。板上集成 1 个网 口，集成 3 个 USB 接口，HDMI 接口，LCD 接口，音频输入/输出，集成 SD 卡接口，集成 2 个 CAN 接口，集成 RTC 计时功能。可以外扩 WIFI 模块。2K 龙芯派可以广泛应用于信息安 全、电力、轨道交通、工业控制、信号处理、数据通信、信息教育等领域。

由于其强大的性能以及多接口，也让更多方案实现变的可能。

龙芯派拥有8Mb的SPI Flash，龙芯的BIOS就是存放在这个SPI Flash中，龙芯叫pmon。可以理解为uboot，由于龙芯的pmon的使用，我们为了验证和体验效果，并且方便开发测试，我们可以利用pmon的tftp的下载功能，将固件拷贝到内存中，然后直接执行即可。这种方式有利于程序的调试和开发。

当实际应用到生产环境中时，可以将rt-thread固化到spi flash中，这样就可以很好的加快启动速度了。现在我们只讲开发阶段的启动过程。

3.rt-thread在龙芯派上的运行过程

龙芯派是通过网络下载方式将固件进行烧录的，所以首先启动了pmon，然后将rt-thread固件转移到ddr中。

上电之后，龙芯的pmon开始启动，当串口打印过程中，我们可以通过输入键盘上的c字符进入pmon的控制台中，这样就可以利用pmon的tftp将固件加载到ddr中，然后跳转到ddr中去执行。

ifaddr syn0 192.168.12.100
load tftp://192.168.12.35/rtthread.elf;
g

其中ifaddr为设置开发板的ip地址，syn0表示第一个网卡，load加载程序到内存，g开始执行。

接着，rt-thread启动初始化流程，初始化串口，初始化中断，然后开启中断，线程开始调度，rt-thread开始进行任务调度。

这就是一个龙芯派执行的完整流程。

4.rtt的启动分析

对于龙芯派的移植，或者说对于一个新的体系架构移植rt-thread,基本过程分为如下几个部分：

1.裸机代码引导，初始化栈空间与bss段，为运行c代码提供环境

2.关闭中断，直到所有的流程初始化完成，第一个最高优先级的线程出栈时，打开中断

3.初始化uart

4.初始化os tick中断

5.控制台输出logo

6.初始化ipc，以及组件，初始化timer()以及idle线程

4.1 启动代码引导

这部分的主要功能就是为启动C代码做准备。

这部分的代码一般是由汇编写的，准备好sp的栈指针，然后清空bss段然后直接跳转到了rtthread_startup函数中。

然后就进入rt-thread入口函数。

4.2 rt-thread的启动流程

简述一下rt-thread的启动流程如下：

1.关闭全局中断

2.板级驱动初始化(关键初始化，timer、uart等，移植大部分工作)

3.初始化选中的rtt组件

4.打印logo

5.调度器初始化

6.初始化main、idle等线程

7.启动调度(出栈时开启全局中断)

8.线程开始调度

5.关键部分驱动的初始化

对于龙芯2k1000来说，我们需要关注的是rt_hw_board_init里面关键外设的初始化。这里主要涉及到两个，一个是uart驱动初始化，另外一个就是timer初始化。

对于tick，我们采用mips中的c0寄存器进行比较。

HPET 控制器

通过配置,每个定时器都能独立产生中断。

这组定时器由一个向上累加的主计时器(up-counter)以及一组比较器构成。这个计时器以固定的频率(125MHz)向上累加,因此当软件两次读取计时器的值时,除非遇到计时器溢出,否则第二次读取的值总是比第一次读取的值大。而每个定时器都包含一个 match 寄存器以及一个比较器。当 match 寄存器的值与主计时器相等时,那么定时器产生中断。部分定时器可产生周期性中断。HPET 模块包括一个主计数器(main count)以及三个比较器(comparator),且他们的宽度都是 32 位。在这三个比较器中,有且仅有一个比较器支持周期性中断(periodic-capable)，这三个比较器都支持非周期性中断。

而在我们的rtt中正常情况下是使用非周期性中断。相关的寄存器不展开描述，使用的过程中配置好即可。

uart控制器

作为rtt的控制台，串口这部分也是必不可少的，在使用ls2k1000的时候，需要充分考虑到uart资源使用情况。

2K1000 集成了 12 个 UART 控制器,通过 APB 总线与总线桥通信。虽然说有这么多串口控制器，但是实际上很多都是复用的串口控制器，所以实际上只能最大同时使用的是4路uart接口。

其uart控制器有如下几个部分：

1.发送和接收控制器负责将fifo中的数据进行分发或者接收

2.moden寄存器控制着串口的输出信号 DTR 和 RTS 的状以及相关的校验状态。

3.中断仲裁模块:当任何一种中断条件被满足,并且在中断使能寄存器(IER)中相应位置 1,那么 UART 的中断请求信号 UAT_INT 被置为有效状态。

4.访问寄存器模块:当 UART 模块被选中时,CPU 可通过读或写操作访问被地址线选中的寄存器。

其中中断这一块必须十分的小心，因为串口的使用，涉及到fifo的时候，需要知道空闲状态以及相关的半满或者全满或者32字节产生中断等属性。否则读取数据出来将异常复杂。

6.Stack Frame

栈帧这部分与编译器相关，也与体系架构相关，所以在使用的时候，需要知道栈的活动轨迹。函数的压栈与出栈，操作系统的调用，都和这部分相关。

rt-thread的压栈操作在libcpu的特定的体系架构的stack.c文件中。

每个线程在初始化的时候，都会进行压栈操作。出栈的操作在context_gcc.S文件中。

压栈除了压入通用寄存器外，还会涉及到状态寄存器，比如spsr或者cpsr等等，如果有FPU，也需考虑进去。

需要注意的是，压栈的顺序与出栈的顺序必须是一一对应的。这部分的调试功能比较繁琐，需要一步一步的进行跟踪。

7.总结

移植rt-thread到ls2k1000的开发板的过程主要如上述所示。如果有新的体系架构要移植到rt-thread上，需要充分的考虑移植的过程与移植的流程。